用频域法分析系统性能详解.ppt

5.5 用频域法分析系统性能 (ii) 中频段 附近频率区段 或第一转折频率至最后转折频率之间的频率区段 这一频段主要反映闭环系统动态响应的稳定性和快速性 下面假设在闭环系统稳定的条件下，对两种极端的情形进行分析 ① 中频段斜率为 ② 中频段斜率为 且占据的频率区间较宽 且占据的频率区间较宽 5.5 用频域法分析系统性能 中频段斜率为 且占据的频率区间较宽 可近似认为开环的整个特性为 的直线 即开环特性可近似为 闭环特性近似为 相当于一阶系统： 则动态响应无超调（无振荡） 调节时间 快 5.5 用频域法分析系统性能 截止频率高一些，系统将具有近似一阶模型的 结 论 中频段配置较宽的 斜率直线，且 动态过程： 5.5 用频域法分析系统性能 中频段斜率为 且占据的频率区间较宽 可近似认为开环的整个特性为 的直线 即开环特性可近似为 闭环特性近似为 相当于零阻尼的二阶系统： 最大 所占频段窄一些，则 5.5 用频域法分析系统性能 结 论 中频段斜率如为 则所占频率 区间不宜过宽，否则 显著增大 综合①、②，常取Bode曲线在截止频率 附近 的斜率为 以得到良好的平稳性， 同时以提高 来保证较好的快速性 5.5 用频域法分析系统性能 (iii) 高频段： 或最大转折频率后的频率区段，或 的频率区段 这一频段主要用于反映系统的高频噪声抑制能力（抗干扰能力），分贝越低抗干扰能力愈强 这部分特性是由系统中时间常数很小，频率很高的部件决定的。因为远离 且分贝值较低，故对系统的动态响应 影响不大，近似分析时可以只保留1、2个部件特性的 作用，而将其它高频部件当作放大环节处理 5.5 用频域法分析系统性能 (ii) 在闭环频率特性曲线上：v与M (0)的关系（与k、ess ） 单位反馈系统的开环频率特性为： 令： 有： 且 5.5 用频域法分析系统性能 ② 稳态性能（准） (i) 在开环频率特性曲线上：见三频段法的低频段分析 对于单位反馈系统，闭环频率特性为： 由此得到系统闭环幅频特性的零频幅比为： 当v＝0时， 有差系统 当 M(0)=1，无差系统 5.5 用频域法分析系统性能 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 谢谢！ * * 5.5 用频域法分析系统性能 一、 闭环频率特性与开环频率特性的关系 (画闭环频率特性曲线) 单位反馈系统闭环传递函数 闭环频率特性 5.5 用频域法分析系统性能 若 非单位反馈反馈系统闭环传递函数 闭环频率特性 非单位反馈反馈系统 5.5 用频域法分析系统性能 画闭环频率特性曲线：Nyquist曲线、Bode图、 等M/N圆、尼科尔斯图（教材p222－226） 5.5 用频域法分析系统性能 二、开环频域性能指标与闭环频域性能指标 开环频域性能指标 稳：相角裕度、幅值裕度 快：幅值穿越频率（截止频率、剪切频率）、相角穿越频率 准：稳态误差 闭环频域性能指标 稳：谐振峰值 快：带宽频率、谐振频率 准：零频幅值 5.5 用频域法分析系统性能 1. 零频幅值M0 表示系统阶跃响应的终值等于输入，静差为零 表示系统有静差 M0 与1相差的大小，反映了系统的稳态精度， M0越接近1，系统精度越高 －－零频时的振幅比 5.5 用频域法分析系统性能 闭环幅频特性出现峰值时的频率称为谐振频率ωr 它在一定程度上反映了系统的快速性 ωr越大，系统瞬态响应越快 闭环幅频特性最大值Mr＝ M(ωr) 称为谐振峰值Mr 峰值大，表明系统对某个频率的正弦输入信号反映强烈，有共振的倾向，即意味着系统的平稳性较差，阶跃响应将有过大的超调量 一般要求： 3．谐振峰值Mr 2．谐振频率ωr 4．带宽频率 与系统带宽 ：幅频特性 的数值衰减到 时所对应的频率 高—— 由M0到 所占据的 频率区间 较宽，表明系统复 现快速变化的信号能力强，失真小，也即快速性好，阶跃响应的调节时间短 小，带宽窄，系统反映迟钝，失真大，快速性差 5.5 用频域法分析系统性能 5.